论汽车铝合金缸体缸盖铸造工艺研究现状

孙洪强

华域皮尔博格（烟台）有色零部件有限公司 山东省烟台市 265500

本文就从铝合金缸体缸盖铸造层面出发，列举了当前主要的铸造方式，有金属型铸造工艺、压力铸造方式、中压铸造方式、低压铸造方式、消失模铸造方式、冷芯盒砂芯造型铸造方式等七种。并分别对其优点以及不足进行分析，探讨其方式最适用的情况和状态，并分析其相应铸造方式所铸造出铸件的各自特点，并对其所需要的生产成本进行说明，以此使得汽车行业能够根据自身的实际特点，与其生产的汽车特色，来选择最适合自身的铸造方式，并对其不断的进行完善和改进，使得汽车零件铸造工艺能够不断的发展。

1 铝合金缸体缸盖

随着时代科技的不断发展，汽车已经逐渐成为人们出行的必要工具，因为其强大的便利性和功能，深受广大群众的喜欢。一辆汽车是由各式各样的零部件所构成的。这些零部件慢慢的拼装出庞大的汽车系统，才实现了汽车飞快的速度以及其他强大的功能。因此，汽车工业可以在一定程度上带动很多其他行业的发展，正像：缸体缸盖铸造工艺。发动机作为一辆汽车最为核心的部分，其缸体与缸盖是核心中的核心，是汽车众多有色零件中原辅材料消耗较大，工艺技术含量较高的零件之一，其重量达到汽车有色零部件的首位。当前，汽车的轻量化已经是现下以及未来的发展方向。

汽车轻量化主要是在确保机车安全和性能的前提下，通过轻量化材料把汽车的重量整体变轻以此可以减少油量的损耗，做到节能减排的效果，达到保护环境的目的。汽车轻量化极其符合当前的环保需要，因此汽车轻量化逐渐成为了最有效以及便利的保护环境的方式之一。其为了达到减少汽车重量的目的，可以使用轻合金材料，如铝合金材料，因其轻便，以及美观，在汽车零部件的生产中非常常见。目前汽车轻量化的重要实现方式就是发动机使用铸造铝合金缸体缸盖。

研究汽车发动机的缸体缸盖铸造工艺，其不仅仅可以达到汽车轻量化的目的，还需要设计好内部结构以及选择合理的生产工艺。就其是汽车发动机最重要的零件之一而言，在其生产和后续加工过程中需要严格按要求控制好其尺寸精度。汽车发动机平时工作的环境十分之恶劣，因此对其性能要求极高，结构和工艺设计都需要考虑周全，以生产出合格的高质量铸件，从而满足发动机各种工作状态下对缸体缸盖的要求。就当前行业整体水平而言，复杂铝合金缸体缸盖产品的铸造难度大，产品合格率低，还需要不断进行改进提高和完善，因此，研究其现状是非常之必要的。

2 铝合金缸体缸盖的主要铸造方式

2.1 金属型铸造工艺

在汽车发动机缸体缸盖的铸造方式里，有传统的方式，也有先进的方式。金属型的缸体缸盖铸造方式便是较为传统的铸造方式之一。其主要在于铸造所需要的时间很快，铸造的零件其组织性能良好。不过其缺点也很显著，此种铸造方式其内部会产生空气，使得其缸体缸盖存在有开裂纹路的风险。又因为其发动机缸体缸盖的质量要求是非常高的，所以在单一的金属型铸造工艺下所铸造出的零件往往很难符合其发动机的标准。另一方面，这种铸造工艺的生产成本很高，周期又长，无法运用于小批量的生产，如果可以根据外形来使用该工艺，内腔使用砂芯，二者互相融合，会起到较为有效的效果。这是汽车铝合金缸体缸盖的铸件方式之一。

2.2 压力铸造方式

这种铸造方式又名高压铸造工艺。其基本原理是根据高压能够让铝合金液体填充并压满铸型型腔。在高压的作用之下，其铝合金液体成型的速度极其迅速，其也是这种铸造方式的优势之一。此外，其工艺制造出的零件精度非常之高，表面也极其的光滑，成品率也相对较高、强度以及硬度都能满足严格的标准，与砂型的铸造方式相比较，能够把强度提高四分之一。高压铸造方式的优点在于生产效率的高效性，铸件质量稳定并且高，比较适合于生产结构更为单一的发动机缸体，其往往不能用于内腔结构复杂的缸盖。这种零件铸造方式的生产效率很高，其铸造零件的寿命也很长，其使用的频率高。高压铸件一般来说是不会在进行二次的加工，在一定程度上减少了铸件的成本，节约了其装配工时以及材料。但其也具有缺点，制造不出内腔复杂的零件。由于这种铸造方式需要控制压力以及速度，以此来防止铸件气孔。压铸的时候，往往因为铝合金充填型腔速很快，所以不对其进行加热处理，所以这种方式不适用于进行凹凸明显的铸件。由于高压铸造往往不适用于小型的批量生产，其小批量生产会使得成本提高。这是汽车铝合金缸体的主要铸件方式之一。

2.3 中压铸造方式

中压铸造方式有着高压铸造方式所不能替代的优势，能够用砂芯。其主要是通过高压铸造改造而成，改造之后的中压铸造工艺需要进一步的达到其越来越高的发动机功率要求，以及逐渐复杂的缸体缸盖结构。而能够采用砂芯作为中压铸造工艺的突破点。能够使用砂芯，来用于复杂型的内腔结构缸体缸盖。这是汽车铝合金缸体缸盖的铸件方式之一。

2.4 低压铸造方式

低压铸造方式融合了上述各大铸造方式的优势，其所需要的压力更为低，而又可以在很大的程度上铸造出更为封闭的缸体。其能够进一步使用更为低的压力，将铝合金液体从下到上的对型腔进行相应的填充。低压铸造工艺其更为明显的优势是，其金属液体的冲型速度能够进行快速且方便的调节，其铸件的质量更为优良。并且其不单单可以采用砂芯，还能够适用于更加繁复的结构，其还可以通过更低的压力来进行铸造。不过其也有自己相应的缺点，其铸造的时间长，效率比较低、使得成品的合格率也比较低，是汽车铝合金缸体缸盖的重要铸件方式之一。

2.5 消失模铸造方式

消失模铸造方式最为主要的是要先进行造型，造型需要其采用泡沫塑料来替代其铸件进行，如果这种泡沫塑料和铸件的形状是相同的。则这种方式主要是采用浇铸铝合金液体的方式来使得泡沫不断气化，以此来获得铸件，并将它替代之前的替代品形状，不会出现任何误差。此种工艺所铸造出的铸件质量有相应的保证，其时间相对较短，效率也比较高。但是因为其制造流程的复杂和繁琐性，成本相对较高，不适用于小批量的生产，因此，当前这项工艺还未能进行大规模的生产，其在我国依旧处在摸索的阶段，也没有办法和发达国家相比较。这是汽车铝合金缸体缸盖的铸件方式之一。

2.6 冷芯盒砂芯造型铸造方式

冷芯盒砂芯造型铸造方式与之前的方式相比较，具有很强的优势性。其主要采用硅砂的工艺，其就是充分利用了该材料的稳定性以及体积微小的特点，使得所铸造的零件其精度大大的提高，误差变小。又通过当前发达的计算机技术来控制其铝合金液体。确保其充型速度的稳定。以此来减少其渣子的形成，在浇铸的时候往往要通过保护气体来提高其铸件的相应质量。倘若其铸件的厚度比较低，在一定程度上就难以完成，其主要是由于硅砂的导热性比较好所导致的。因此，冷芯盒砂芯的铸造方式使用，就尤其需要考虑到其铸件的现实情况，并对其不断的进行完善和改进。这是汽车铝合金缸体缸盖的铸件方式之一。

总而言之，随着现代科技技术的不断发展，铸造方式多种多样。而无论是哪种铸件，其都有自身的特点，在对铸造方式进行选择时，需要依照铸件的实际情况以及生产的规模来权衡，选择出最适合的方法，以此才能进一步铸造出高质量的铸件。汽车铝合金发动机的缸体缸盖所需要的工艺标准很高，铝合金汽缸盖最为常用的方式是低压铸造以及金属型铸造，铝合金缸体最为常用的制造方式是压力铸造和低压铸造。高压主要方式其的优点在于生产效率的高效性，铸件质量稳定并且高，比较合适于生产结构更为单一的发动机缸体，其往往不能用于内腔结构复杂的缸盖。结构更为复杂缸盖常用金属膜加砂芯配合使用重力工艺生产或者采用低压铸造工艺，这两种是目前铝合金汽缸盖生产中使用规模最大的工艺。各种铸造方式各有优缺点，主要还是要根据产品结构和实际生产条件综合考虑来选择使用的铸造方式，从而获得高质量铸件的同时降低生产成本。人们将会不断的对各类铸造工艺进行完善和提高，以此来不断的提高其质量水平和经济效益，并且不断的降低其生产成本。使得汽车行业来选择最适合自身的铸造方式，并对其不断的进行完善和改进，使得汽车零件铸造工艺能够不断的发展。